전기자동차는 친환경적이고 효율적인 교통수단으로서 개발되어 보급되고 있습니다. 현대자동차에는 아이오닉5, 아이오닉6, 코나 일렉트릭 모델이 존재하며 기아자동차에는 EV3, EV6, 봉고3 EV, 니로 EV 등의 모델이 존재합니다. 테슬라는 모델 3, 모델 X, 모델 Y, 모델 S가 있습니다.
전기자동차의 성능과 효율성은 구동모터에 따라서 크게 좌우되는데요. 이번 글에서는 전기자동차 구동모터의 종류와 장점 및 단점을 알아보도록 하겠습니다.
전기자동차 구동모터의 중요성
전기자동차의 구동모터는 내연기관 차량의 엔진과 비슷한 역할을 한다고 보시면 되는데요. 전기모터는 배터리에서 공급된 전기를 이용해 회전 운동을 생성하고 이렇게 발생한 운동량으로 자동차의 바퀴를 회전시킵니다. 구동모터의 종류는 전기자동차의 성능, 효율성, 주행 거리, 승차감 등에 영향을 미치게 됩니다.
전기자동차 구동모터의 종류
전기자동차에 사용되는 구동모터는 여러 가지 유형이 있으며 종류에 따라서 다른 특성과 장단점을 가지고 있습니다. 직류모터(DC), 교류모터(AC), 영구자석 동기모터(PMSM), 스위치드 릴럭턴스 모터(SRM)가 있는데요. 각 모터의 특징을 알아보겠습니다.
직류모터(DC)
직류모터는 초기 전기자동차에서 많이 사용되었던 모터 유형입니다. 속도와 토크 제어가 간단하기 때문입니다. 그리고 직류 모터는 저속에서 높은 토크를 보여줍니다. 그러나 브러시와 정류자가 마모되는 특성을 가지고 있어서 정기적인 보수가 필요합니다. 다른 모터 유형에 비해 효율성이 낮을 수 있다는 단점도 존재합니다.
교류모터(AC)
교류모터는 테슬라 모델 S 등 최신 전기자동차에서 주로 사용되는 모터입니다. 교류 전원을 사용하여 고속에서 높은 효율을 제공하여 전반적인 성능이 뛰어납니다. 그리고 브러시가 없어 유지보수가 거의 필요 없다는 장점이 있습니다. 게다가 상대적으로 제조 비용이 저렴합니다. 그러나 속도와 토크 제어가 복잡하여 고급 인버터 기술이 필요하며 저속에서 토크가 직류모터에 비해 상대적으로 낮습니다.
영구자석 동기모터(PMSM)
영구자석 동기모터는 높은 성능과 효율성을 제공하는 모터 유형으로 고급 전기자동차에서 주로 사용 구동모터 종류입니다. 네오디뮴과 같은 강력한 자석을 사용하여 효율성을 극대화합니다. 모든 속도 범위에서 높은 효율을 제공한다는 특징이 있습니다. 그리고 크기가 작고 무게가 가볍습니다. 그러나 영구자석은 제조 단가가 높기 때문에 비용 측면에서 분리합니다. 그리고 자석 생산에 희토류 자원이 필요하여 자원 공급 문제에 민감한다는 단점이 있습니다.
스위치드 릴럭턴스모터(SRM)
스위치드 릴럭턴스 모터는 강력한 토크와 높은 효율성을 제공하는 구동모터 종류입니다. 자석이나 도체 없이 철심의 위치를 변화시켜 회전을 생성하는 원리인데요. 저속에서 매우 높은 토크를 제공하여 강력한 가속 성능을 발휘합니다. 영구자석을 사용하지 않기 때문에 제조 단가가 낮다는 장점이 있습니다. 그러나 소음이 다른 모터 종류에 비해서 큽니다. 제어 알고리즘이 복잡합니다.
전기자동차 구동모터 선택 시 고려사항
전기자동차 구동모터를 선택할 때는 다음과 같은 요소를 고려해야 합니다:
- 효율성
- 높은 효율성은 전기 소비를 줄이고, 주행 거리를 늘리며, 배터리 수명을 연장하는 데 중요합니다.
- 토크와 출력
- 차량의 성능과 가속력을 결정하는 중요한 요소입니다. 높은 토크와 출력은 빠른 가속과 안정적인 주행을 가능하게 합니다.
- 비용
- 초기 설치 비용과 유지보수 비용을 고려해야 합니다. 비용 효율적인 모터는 전반적인 차량 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다.
- 내구성 및 유지보수
- 모터의 내구성과 유지보수 요구 사항은 차량의 장기적인 운영 비용에 영향을 미칩니다. 유지보수가 적고 내구성이 높은 모터가 바람직합니다.
- 환경적 영향
- 희토류 자원 사용 여부 등 환경적 영향을 고려해야 합니다. 친환경적인 모터 기술이 지속 가능성을 높입니다.
마무리
전기자동차 구동모터는 전기자동차의 성능과 효율성에 직접적인 영향을 미치는 중요한 부품입니다. 직류 모터, 교류 유도모터, 영구자석 동기모터, 스위치드 릴럭턴스 모터의 장점과 단점을 간략하게 살펴보았습니다. 비용과 내구성, 주행 환경 등에 따라서 효율적인 모터를 선택하는 것이 필요합니다.
